[發(fā)明專利]鋰離子電池正極三元材料的混鋰方法以及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710646171.5
• 申請(qǐng)日: 2017-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN107482214A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付笑哲;馬書良;武雪峰;成信剛;楊國凱;苗艷武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方奧鈦納米技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池正極三元材料的混鋰方法以及裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的二次電池體系中，無論從發(fā)展空間，還是從壽命、比能量、工作電壓和自放電率等技術(shù)指標(biāo)來看，鋰離子電池都是當(dāng)前最有競(jìng)爭力的二次電池。而鋰離子電池的關(guān)鍵材料是正極材料，約占鋰離子電池成本的30％－40％左右。目前市場(chǎng)上鋰離子電池采用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元鎳鈷錳酸鋰等。三元鎳鈷錳酸鋰正極材料(簡稱三元材料)是一種新型的電池正極材料，與鈷酸鋰等其他材料相比，具有質(zhì)量比容量高、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能好、工作溫度范圍寬、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。良好的綜合性能，使得三元鎳鈷錳酸鋰正極材料成為目前市場(chǎng)的主流，以及最具潛力的一種電池正極材料，在數(shù)碼電子產(chǎn)品、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用場(chǎng)景。

目前，三元材料的制備方法主要采用三元材料前驅(qū)體與鋰源干法混料、高溫?zé)Y(jié)、破碎、除鐵、過篩、包裝的方式，制備得到三元材料。其中，三元材料前驅(qū)體與鋰源混合的均勻程度，直接影響燒結(jié)成品的粒徑分布，球形顆粒大小，晶型結(jié)構(gòu)以及球形表面微觀形貌，進(jìn)而影響材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)。由于鋰源與前驅(qū)體的比重和粒徑有很大差異，目前的這種干法混鋰的方式一方面存在著環(huán)境污染問題，另一方面不可避免的存在著鋰源與前驅(qū)體材料混合不均勻的問題，進(jìn)而導(dǎo)致燒結(jié)后的產(chǎn)品出現(xiàn)富鋰或缺鋰，批次之間穩(wěn)定性差，產(chǎn)品的電化學(xué)性能不能得到保證，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，現(xiàn)有的混鋰技術(shù)，影響混合度的工藝參數(shù)較多，例如前驅(qū)體與鋰源的流動(dòng)性、粉體附著性、環(huán)境的露點(diǎn)、混合機(jī)的轉(zhuǎn)速、混合時(shí)間等，這些都影響著前軀體與鋰源的混合效率，進(jìn)而影響著生產(chǎn)效率。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種鋰離子電池正極三元材料的混鋰方法，該方法能夠提高三元材料前驅(qū)體與鋰源的混合效率，以及混合粒徑的均勻性，同時(shí)能夠防止粉塵污染，安全環(huán)保。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種鋰離子電池正極三元材料的混鋰裝置，該裝置能夠使得三元材料前驅(qū)體與鋰源混合均勻，并且操作簡單，容易控制，工作效率高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池正極三元材料的混鋰方法，包括以下步驟：

(a)稱重：按比例稱取三元材料前驅(qū)體、鋰源和去離子水；

(b)濕法混料：先將鋰源與去離子水混合攪拌至鋰源全部溶解，再加入三元材料前驅(qū)體一起混合攪拌，得到均勻混合的懸浮液；

(c)噴霧干燥：將得到的懸浮液進(jìn)行噴霧干燥，得到配鋰混合物。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述三元材料前驅(qū)體的化學(xué)式為Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中x：y：z＝1：1：1、4：2：4、5：2：3、6：2：2或8：1：1。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述鋰源為單水氫氧化鋰。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述三元材料前驅(qū)體與鋰源中Li的摩爾比為1：1～1.20；

優(yōu)選地，所述三元材料前驅(qū)體的質(zhì)量為所述鋰源的質(zhì)量的1～3倍，優(yōu)選為1.8～2.2倍；

優(yōu)選地，所述去離子水的質(zhì)量為三元材料前驅(qū)體與鋰源總質(zhì)量的1～5倍，優(yōu)選為2～3倍。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(b)中，采用攪拌器對(duì)鋰源、去離子水以及三元材料前軀體進(jìn)行混合攪拌，混合攪拌的轉(zhuǎn)速為2000～4000rpm，時(shí)間為40～90min。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(c)中，采用壓力噴霧干燥器進(jìn)行噴霧干燥，霧化壓力為0.05Mpa～0.75MPa，進(jìn)風(fēng)溫度為200℃～350℃，出風(fēng)溫度為90℃～120℃。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述攪拌器與噴霧干燥器之間設(shè)置有蠕動(dòng)泵，將所述攪拌器中得到的懸浮液通過所述蠕動(dòng)泵輸送至噴霧干燥器中進(jìn)行噴霧干燥。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)以上所述方法的鋰離子電池正極三元材料的混鋰裝置，包括依次連接的攪拌器、噴霧干燥器、收集機(jī)構(gòu)和引風(fēng)機(jī)。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述收集機(jī)構(gòu)包括旋風(fēng)分離器和第一收集器，所述第一收集器位于所述旋風(fēng)分離器的下方；

優(yōu)選地，所述收集機(jī)構(gòu)還包括第二收集器，所述第二收集器位于所述噴霧干燥器的下方；

優(yōu)選地，所述收集機(jī)構(gòu)還包括粉塵收集器，所述粉塵收集器通過引風(fēng)機(jī)與旋風(fēng)分離器連通。